Технологические новости: Новости высоких технологий |

Содержание

Новости – Глобальные технологические тренды. Информационный бюллетень – Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Истощение месторождений полезных ископаемых на суше создает стимулы для поиска новых способов их добычи. В последние годы активно применяются микроорганизмы для извлечения металлов из бедных руд и техногенных отходов. Например, переработка 1 млн штук сотовых телефонов позволяет получить 16 тонн меди, 350 кг серебра, 34 кг золота и почти 15 кг палладия.

Растет заинтересованность в освоении глубоководных месторождений, содержащих практически неисчерпаемые запасы редкоземельных металлов. Перспектива коммерческого освоения космических недр также уже не выглядит научной фантастикой – стартуют проекты по добыче металлов на Луне и астероидах и их переработке на космических орбитальных фабриках. Об этих прорывных технологиях и пойдет речь в данном выпуске.

Современная логистика меняется под влиянием многих факторов. Повышаются требования потребителей в B2B и B2C-сегментах с точки зрения скорости, качества и прозрачности процессов. Новые рыночные модели (экономика совместного потребления, краудсорсинг и др.) меняют характер логистических процессов и архитектуру цепочек, сокращая ряд звеньев. На традиционный рынок выходят новые игроки: это и стартапы, предлагающие более гибкие ценовые решения по доставке с использованием новых технологий (для доставки «последней мили», ставкам на грузы и др.), и крупные игроки из высокотехнологичных отраслей (автономный транспорт, БПЛА и др.).

Логистика, однако, отстает в части цифровизации по сравнению со сферами телекоммуникаций, средств массовой информации, банковских услуг и розничной торговли. В большинстве традиционных логистических компаний по-прежнему много ручного труда, неэффективно используются имеющиеся активы (в среднем в мире 50% грузовиков возвращаются обратно пустыми после доставки груза). А недостаточная гибкость и прозрачность операций является препятствием на пути интеграции логистических процессов.

Цифровизация сектора логистики должна базироваться на создании надежной внутренней цифровой основы в компаниях, внедрении новых бизнес-моделей и сервисов. В настоящем выпуске представлены несколько ключевых направлений трансформации сектора: использование «физического» интернета, краудсорсинг при организации доставки товаров, решения по доставке «последней мили».

Усиливающаяся глобализация и цифровизация, широкое распространение технологий анализа больших данных радикально меняют организацию управления воздушным пространством и рынок авиационных перевозок. Ведущие авиакомпании мира модернизируют локационные системы, чтобы максимально точно идентифицировать местоположение воздушных судов, пассажиров и багажа, ускорять наземные предполетные приготовления, автоматизировать и улучшать сервис. В этом выпуске информационного бюллетеня описаны три перспективных направления, определяющие будущее отрасли авиаперевозок: ADS-B-технологии организации воздушного движения, интернет вещей и RFID–маркировка.

В настоящее время датчики для контроля параметров движения (измерения ускорения, ударов, вибрации, углов отклонения от заданного положения) широко используются в качестве средств для управления работой различных объектов. Основой таких систем является датчик линейного ускорения — акселерометр. Его применение открывает широкие возможности по решению задач в разных областях современной техники. Это могут быть исследовательские, геодезические, строительные работы, машиностроение (системы безопасности на основе датчиков удара), авиастроение (датчики для корректировки параметров движения) и др. Использование базовых технологий микроэлектроники позволяет реализовывать подобные системы на стандартном оборудовании и не требует дополнительных финансовых вложений.

Главными движущими силами технологических изменений в XXI в. стали интеллектуализация и миниатюризация технических систем. Развитие информационных, исполнительных и сенсорных компонентов и их объединение на базе нано-и микросистемной техники (НМСТ) легло в основу этих процессов. В результате были созданы малоразмерные технические объекты с развитыми возможностями взаимодействия с внешней средой. Они незаменимы для развертывания «цифровой революции» в промышленности и для создания таких приложений, как беспилотные системы вождения, Интернет вещей, интеллектуальные инфраструктуры. К примеру, уже сегодня около 10% ВВП в европейских странах напрямую связано с микро- и наноинженерией.

В последние годы наносистемная техника (НСТ), берущая свое начало в интегральных технологиях микроэлектроники, превратилась в сегмент с богатым разнообразием конструктивных и технологических направлений. Основой будущего наносистем должна стать унификация их компонентов на функциональном, конструктивном и информационном уровнях. Традиционный подход к развитию НСТ, связанный с последовательным уменьшением размеров путем различного рода обработки: литографии, травления и т.д. (так называемый подход «сверху-вниз»), имеет свои технологические ограничения. В качестве альтернативы выступает применение новых материалов и нанотехнологий при создании наносистем (подход «снизу-вверх») и внедрение технологий самоорганизации.

Агролесоводство — это система выращивания сельскохозяйственных культур и разведения скота одновременно с ведением различных форм лесного хозяйства (сбор, выращивание недревесных, лекарственных и пищевых продуктов) на лесных или закустаренных землях. Возникающие при этом эффекты способствуют повышению ресурсоэффективности, монетизации экосистемных услуг, диверсификации видов деятельности, более полному использованию потенциала производства биомассы. Для России, как для страны с обширными лесными площадями, зачастую используемыми неоптимальным образом, задача распространения агролесоводческих систем крайне актуальна. Применение таких технологий позволит повысить экономический потенциал лесных территорий, качество почвы и воды, а также снизить объем выбросов углекислого газа в атмосферу Земли.
В настоящем выпуске описаны перспективные технологии необходимые для поддержания продовольственной и экологической безопасности страны, повышения эффективности лесопользования: роботизированные системы с роевым интеллектом, генномодифицированные породы деревьев, системы автоматической лесоинвентаризации.

В последние годы достигнуты значительные успехи в области информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), оказывающих глубокое воздействие на социально-экономическую, производственную и другие сферы. Технологической основой ИКТ являются микроэлектроника и наноэлектроника (размер элементов менее 100 нм). Число микроэлектронных устройств в мире растет экспоненциально с каждым годом. Однако только 2% от общего количества изготавливаемых микропроцессоров используются в компьютерах, остальные получают иное применение. В развитых странах уже сейчас на человека приходится до 10 тыс. микроэлектронных устройств.
Имеющегося быстродействия современной электроники достаточно для решения большинства повседневных задач, но зачастую в процессе работы требуется изменить конфигурацию оборудования, к которому нет физического доступа. С расширением степени проникновения ИКТ и развитием Интернета вещей высока актуальность снятия технологических ограничений по внедрению электронных устройств, в том числе за счет их реконфигурации.

Изменение климата, обусловленное выбросами парниковых газов, становится все более острой глобальной проблемой. Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли в 2016 г. преодолела психологически значимую отметку в 400 ppm (parts per million — частицы СО₂ на миллион частиц воздуха). Ожидается, что к концу столетия концентрация СО₂ может увеличиться примерно в 2 раза. При этом, несмотря на устойчивый рост солнечной и ветровой энергетики, конкурентоспособной альтернативы традиционным технологиям сжигания углеводородов до сих пор не существует.
По данным Международного энергетического агентства, наибольшая доля выбросов углекислого газа приходится на предприятия черной металлургии (30%) и цементной промышленности (26%). Спрос на продукцию этих отраслей вырастет к 2050 г. на 30% и 22% соответственно. Технологии улавливания и захоронения углерода (carbon capture and storage technology — CCS) признаны критически важными для сдерживания роста температуры на планете в пределах 1,5–2 °С к 2050 г. Применение этих технологий — эффективный способ существенно снизить объем выбросов «грязных» предприятий.
Используемый метод аминовой очистки, в силу запретительной дороговизны, не нашел широкого применения в промышленности. Однако новые технологические решения (например, применение ферментов, мембран и хемосорбентов) будут способствовать удешевлению данного метода и его широкому внедрению.

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) уже почти 200 лет служат человечеству. Однако их широкое использование оборачивается целым рядом экологических и ресурсных проблем. 26% всех выбросов антропогенных парниковых газов вызваны сжиганием ископаемого топлива. При этом более 90% топлива, используемого для автомобилей, судов, локомотивов и самолетов, получено из нефти. При сгорании нефтепродуктов в атмосферу выделяются крайне вредные окись углерода, двуокись углерода, углеводороды, окислы азота и другие компоненты. Загрязнение воздуха выступает причиной каждой девятой смерти в мире и признано одним из крупнейших вызовов в области здравоохранения и окружающей среды. В ряде развитых стран принимаются активные меры по постепенному переводу транспорта с ДВС и расширению использования альтернативных источников топлива. Так, Германия приняла закон о запрете продажи новых автомобилей с ДВС с 2030 г. Страна планирует к 2050 г. сократить автомобильные выхлопы до нуля. Аналогичные инициативы обсуждаются в других странах ЕС, США, Индии.
Более активное использование современных альтернативных силовых установок позволит снизить объем вредных выбросов в атмосферу Земли, сократить расходы на содержание транспортных средств и увеличить их КПД. Разработка таких технологий даст возможность странам, испытывающим дефицит традиционного топлива, уменьшить свою энергетическую зависимость. Ниже рассмотрены перспективные технологии новых типов двигателей для автомобилей, работающих на альтернативном топливе: водородные и метанольные топливные элементы для электромобилей, а также двигатели внутреннего сгорания на диметиловом эфире.

На протяжении последних лет активно развиваются разнообразные тренды, связанные с фрагментацией медиапотребления, ростом пропускной способности линий передачи данных и вычислительной скорости устройств, расширением контента, произведенного самими пользователями и др. Новые технологии все сильнее унифицируют данные и платформы их доставки, но одновременно — делают выбор зрителей и читателей индивидуализированным, формируя новый тип мобильного и интерактивного потребления. В итоге мы наблюдаем существенную медиатизацию различных аспектов повседневной жизни: спорта, медицины, культуры, досуга и др. В этих условиях приобретает актуальность мониторинг технологических трендов, связанных с развитием не только устройств потребления, но и производства контента.
В данном выпуске представлены технологии в сфере медиакоммуникаций: роботизированное производство контента и его локализация, иммерсивная виртуальная реальность как новый тип развлечений.

Революционные изменения в промышленности – Новости – Глобальные технологические тренды. Информационный бюллетень – Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

За последние два десятилетия с момента появления Интернета и новых отраслей информационной индустрии произошли поистине революционные изменения во всех сферах нашей жизни. В ближайшие 10–15 лет ожидается следующий радикальный скачок, который будет связан с внедрением индустриального Интернета вещей (The Industrial Internet of Things — IIoT). По мере того как различные небытовые устройства (например, робототехнические комплексы на цифровом производстве), оснащенные датчиками и сенсорами и подключенные к Интернету, станут «общаться» между собой без вмешательства человека, трансформируются основные сектора экономики (промышленное производство, энергетика, транспорт, медицина, сельское хозяйство и др.), и полностью изменится сама модель взаимодействия людей и машин. К 2030 г. вклад от развития Интернета вещей в мировую экономику может составить около $14 трлн.

Внедрение технологий IIoT повысит эффективность труда на предприятиях, позволит экономить на плановом ремонте оборудования и общих эксплуатационных затратах, минимизирует аварии на производстве и в целом увеличит предсказуемость промышленных систем. На макроуровне это приведет к росту энергоэффективности и конкурентоспособности экономики, стиранию границ между отраслями, снижению техногенного влияния на окружающую среду. Одним из следствий для социальной и гуманитарной сферы станет вытеснение низкоквалифицированного труда (как физического, так и умственного) машинами и появление новых видов компетенций, требующих высокой квалификации. В данном трендлеттере рассматриваются отдельные технологические направления, которые будут способствовать внедрению IIoT.

Версия для печати:

ИКТ_10_2016 (PDF, 998 Кб)

Облачные вычисления для цифровой промышленности

Широкое распространение Индустриального Интернета вещей требует решения ряда вопросов, среди которых важное место занимает проблема сбора, хранения и анализа огромных массивов данных, получаемых от различных устройств. Около 90% всей имеющейся в мире информации человечество создало за последние два года. К примеру, один большой нефтеперерабатывающий завод каждый день генерирует примерно терабайт «сырых» данных. По мере развития промышленной автоматизации и роста внедрения M2M-технологий (machine-to-machine) облачные вычисления становятся наиболее эффективным способом аккумуляции и обработки больших объемов информационных ресурсов.

Облачные вычисления — это модель предоставления сетевого доступа к коллективно используемому набору настраиваемых вычислительных ресурсов, которые пользователь может оперативно задействовать под свои задачи при сведении к минимуму собственных управленческих усилий и времени взаимодействия с провайдером. Облачные платформы позволяют быстро и легко пользоваться сервисами и приложениями, помогают повысить скорость принятия решений и увеличить производительность в целом. Облачные сервисы могут быть публичными, частными и гибридными (наиболее перспективное направление развития). С помощью гибридных облаков компании, которые исчерпали потенциал своего корпоративного хранилища данных, получают возможность, сохранив у себя наиболее важную часть ИТ-инфраструктуры, передать остальные ИТ-ресурсы на обслуживание облачным провайдерам.

Эффекты

Повышение эффективности использования всех видов ресурсов

Сокращение капитальных расходов и затрат на обслуживание, поддержку и обновление ИТ (при работе с публичным облаком)

Повышение уровня кастомизации продукции, ускорение выхода продуктов на рынок

Экономия благодаря стандартизации оборудования, виртуализации, внедрению новых принципов совместного потребления программных приложений

Оценки рынка

до $140 млрд

к 2019 г. вырастет рынок публичных облачных сервисов с $70 млрд в 2015 г. (ежегодный темп роста — 19%).

$92 млрд достигнет к 2021 г. мировой рынок гибридных «облаков» (в 2016 г. — $33 млрд)

Ок. 30% составит ежегодный темп роста сегментов IaaS и PaaS (2015–2019)»

Драйверы и барьеры

Повышение производительности микропроцессоров

Развитие методов метакомпьютинга

Увеличение скорости передачи данных

Увеличение емкостей носителей информации и снижение стоимости хранения данных

Проблемы в сфере кибербезопасности

Зависимость сохранности пользовательских данных от поставщиков облачных услуг

Международные

научные публикации

Международные

патентные заявки

Уровень развития

технологии в России

«Заделы» – наличие базовых знаний, компетенций, инфраструктуры, которые могут быть использованы для форсированного развития соответствующих направлений исследований.

Технологии «дополненной реальности» в производстве

Дополнение реального мира цифровыми объектами с помощью различных носимых устройств и гаджетов все увереннее входит в современные индустриальные практики, в частности, становится неотъемлемым элементом кастомизированного производства. Технологии дополненной реальности (Augmented Reality — AR) намного упрощают и сокращают процесс создания нового продукта: благодаря замене физических прототипов виртуальными моделями, совместимыми с реальными устройствами, можно еще на ранних этапах увидеть ошибки проектирования или эффекты того или иного усовершенствования. Эти технологии в целом позволяют снизить влияние человеческого фактора, сократить затраты на ремонт оборудования, повысить производительность труда и конкурентоспособность на рынке.

Кроме моделирования деталей, планирования и оптимизации производственных процессов, в частности монтажа, AR-технологии используют для координации деятельности отделов и сотрудников и даже для создания рабочих инструкций и технических публикаций. Например, в складской деятельности «умные очки» используются для автоматизации процессов, технического и сервисного обслуживания, удаленного консультирования по ремонту оборудования.